石墨烯表征技术

　　本书总结了石墨烯结构与物性的常用表征技术，从表征技术的基本原理和基本方法出发，对石墨烯的晶格、层数、掺杂、缺陷、表面官能团等结构特征，以及石墨烯的电子能带、载流子输运、力学行为、热传输等物理性质的常用表征手段进行了详细介绍，并结合当前新的文献报道给出了实例分析。 全书共十一章。1章简要概述了石墨烯的结构和性质，为后续章节详细展开讨论奠定基础。第2章和第3章分别介绍了常用的显微学和光谱学表征技术。第4章介绍了石墨烯增强拉曼光谱。第5章介绍了石墨烯的晶格和电子结构表征技术。第6~8章分别介绍了石墨烯的电学性质、热学性质、力学性质及其对应的表征技术。第9章重点介绍了粉体石墨烯的物理化学性能表征技术。第十章对前面章节未讨论到的部分性质进行了补充介绍。第十一章对全书进行了总结与展望。

　　张锦，物理化学家，中国科学院院士，北京大学化学与分子工程学院教授、博士生导师。致力于碳纳米碳材料的控制制备及其拉曼光谱学研究，长期在纳米碳材料的物理化学领域开展研究工作，坚持探索碳纳米管等纳米碳材料的结构控制生长规律，发展纳米材料结构与物性的谱学表征方法，通过催化剂的设计，突破了碳纳米管结构控制与高效生长的难题，推动了中国纳米碳材料基础研究的进步。

1章 石墨烯的结构和性质简介
１．１　石墨烯的发现
１．２　石墨烯的结构
１．３　石墨烯的制备方法
　　１．３．１ 机械剥离法
　　１．３．２ 液相剥离法
　　１．３．３ 氧化还原法
　　１．３．４ 化学气相沉积法
　　１．３．５ 碳化硅表面外延生长法
　　１．３．６ 有机合成法
１．４　石墨烯的性质
　　１．４．１ 石墨烯的电学性质
　　１．４．２ 石墨烯的光学性质
　　１．４．３ 石墨烯的力学性质
　　１．４．４ 石墨烯的热学性质
　　１．４．５ 石墨烯的其他性质
１．５　本章小结
第2章 石墨烯结构的显微学表征
２．１　光学显微术
２．１．１ 石墨烯层数的光学衬度法表征
２．１．２ 石墨烯晶界的光学成像
　　２．１．３ 其他光学表征模式
２．２　扫描电子显微术
　　２．２．１ 扫描电子显微术的基本原理
　　２．２．２ 平面石墨烯的表征
　　２．２．３ 三维石墨烯的表征
２．３　透射电子显微术
　　２．３．１ 透射电子显微术表征石墨烯的基本方法及原理
　　２．３．２ 石墨烯层数的判定
　　２．３．３ 石墨烯堆垛结构的表征
　　２．３．４ 石墨烯缺陷结构的表征
　　２．３．５ 石墨烯边界结构的表征
２．４　光发射电子显微镜／低能电子显微镜技术
　　２．４．１ 光发射电子显微镜与低能电子显微镜简介
　　２．４．２ 利用PEEM/LEEM技术原位表征石墨烯的生长
２．５　原子力显微术
　　２．５．１ 原子力显微术的基本原理
　　２．５．２ 石墨烯的形貌与厚度表征
　　２．５．３ 石墨烯的原子结构表征
２．６　扫描隧道显微术
　　２．６．１ 扫描隧道显微术的基本原理
　　２．６．２ 不同基底上的石墨烯表征
　　２．６．３ 多层石墨烯的原子堆垛
　　２．６．４ 石墨烯表面的分子组装
　　２．６．５ 石墨烯的掺杂态
２．７　本章小结
参考文献
第2章 石墨烯的光谱学表征
３．１　石墨烯的拉曼光谱表征
　　３．１．１ 拉曼光谱简介
　　３．１．２ 石墨烯的声子振动特征
　　３．１．３ 石墨烯层数、边缘及缺陷态的拉曼光谱分析
　　３．１．４ 石墨烯掺杂效应的拉曼光谱研究
　　３．１．５ 温度和应力等对石墨烯拉曼光谱的影响
　　３．１．６ 石墨烯堆垛和层间相互作用的拉曼光谱表征
　　３．１．７ 氧化石墨烯和功能化石墨烯的拉曼光谱
３．２　石墨烯的紫外可见吸收光谱表征
３．３　石墨烯的红外吸收光谱表征
３．４　石墨烯的荧光光谱表征
　　３．４．１ 氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的荧光效应及应用
　　３．４．２ 氧化石墨烯的荧光猝灭效应及应用
３．５　石墨烯的动态光散射
３．６　本章小结
参考文献
第4章 石墨烯增强拉曼光谱
４．１　石墨烯增强拉曼散射的实现
　　４．１．１ 石墨烯的荧光猝灭效应
　　４．１．２ 石墨烯增强拉曼散射的发现
　　４．１．３ 石墨烯增强拉曼散射的实验方法
４．２　石墨烯增强拉曼散射的机理
　　４．２．１ 首层效应与层数依赖性
　　４．２．２ 分子取向依赖性
　　４．２．３ 分子类型选择性
　　４．２．４ GERS电荷转移机制
　　４．２．５ 费米能级调制
　　４．２．６ 双表面增强拉曼散射效应
４．３　石墨烯／金属复合基底的拉曼散射增强
　　４．３．１ 石墨烯基拉曼增强基底的制备
　　４．３．２ 石墨烯基拉曼增强基底的特征及作用
４．４　石墨烯增强拉曼散射的应用
　　４．４．１ 柔性石墨烯／金属复合拉曼增强基底
　　４．４．２ 石墨烯增强拉曼散射的定量分析
　　４．４．３ G-SERS用于检测表面等离激元诱导的化学反应
４．５　二维材料的增强拉曼散射效应
　　４．５．１ 各向同性二维材料的增强拉曼散射效应
　　４．５．２ 各向异性二维材料的增强拉曼散射效应
　　４．５．３ 二维材料范德瓦耳斯异质结的增强拉曼散射效应
　　４．５．４ 石墨烯衍生物的增强拉曼散射效应
４．６　本章小结
参考文献
第5章 石墨烯的晶格与电子结构表征
５．１　低能透射电子显微学
　　５．１．１ 低能透射电子显微镜及其成像
　　５．１．２ 透射电子显微镜中的电子衍射
　　５．１．３ 透射电子显微镜的电子能量损失谱学
　　５．１．４ 石墨烯的低能透射电子显微学成像与衍射
　　５．１．５ 石墨烯的电子能量损失谱学
５．２　扫描隧道谱
　　５．２．１ 扫描隧道谱简介
　　５．２．２ 本征石墨烯的扫描隧道谱表征
　　５．２．３ 石墨烯边缘态的扫描隧道谱表征
５．３　角分辨光电子能谱
　　５．３．１ 角分辨光电子能谱简介
　　５．３．２ 石墨烯的角分辨光电子能谱表征
５．４　本章小结
参考文献
第6章 石墨烯的电学性质测量
６．１　石墨烯的电学性质
　　６．１．１ 石墨烯的能带结构
　　６．１．２ 石墨烯的输运性质
６．２　石墨烯导电性能的测量
　　６．２．１ 石墨烯导电性能测量的基本方法和原理
　　６．２．２ 石墨烯导电性能测量的实例
６．３　石墨烯载流子迁移率的测量
　　６．３．１ 石墨烯场效应迁移率的测量
　　６．３．２ 石墨烯霍尔迁移率的测量
６．４　石墨烯的新奇电学性质的发现与测量
６．５　本章小结
参考文献
第7章 石墨烯的热学性质测量
７．１　石墨烯中声子散射与导热机理
７．２　石墨烯热学性质的理论模拟
７．３　石墨烯热学性质的实验测量
　　７．３．１ 石墨烯的热膨胀系数及其测量方法
　　７．３．２ 石墨烯的接触热阻及其测量方法
　　７．３．３ 石墨烯的热导率及其测量方法
７．４　石墨烯薄膜材料的热导率研究
　　７．４．１ 单层石墨烯的热导率研究
　　７．４．２ 少层石墨烯的热导率研究
７．５　石墨烯宏观材料的热导率研究
　　７．５．１ 石墨烯宏观材料的面内热导率研究
　　７．５．２ 石墨烯宏观材料的竖直热导率研究
７．６　本章小结
参考文献
第8章 石墨烯的力学性质表征
８．１　石墨烯力学性质的理论分析
８．２　石墨烯主要力学性质的实验表征
　　８．２．１ 原子力显微镜纳米压痕法
　　８．２．２ 拉曼光谱法
　　８．２．３ 微桥法
８．３　石墨烯的其他力学性质
　　８．３．１ 剪切性能
　　８．３．２ 弯曲性能
　　８．３．３ 摩擦性能
８．４　缺陷对石墨烯力学性质的影响
　　８．４．１ 石墨烯中缺陷类型
　　８．４．２ 石墨烯的裂纹失效机制
８．５　三维石墨烯的力学性质
　　８．５．１ 三维石墨烯的超弹性
　　８．５．２ 三维石墨烯的超强力学
８．６　石墨烯基纳米复合材料的力学性质
　　８．６．１ 石墨烯基纳米复合材料的力学表征方法
　　８．６．２ 石墨烯尺寸对纳米复合材料力学性质的影响
　　８．６．３ 石墨烯取向对纳米复合材料力学性质的影响
８．７　本章小结
参考文献
第9章 粉体石墨烯的物理化学性能表征
９．１　元素分析
　　９．１．１ 基于气相色谱的元素分析法
　　９．１．２ 电感耦合等离子体原子发射光谱法
　　９．１．３ 犡射线光电子能谱法
９．２　晶体结构及层间距的表征
　　９．２．１ X射线衍射技术
　　９．２．２ 氧化还原对粉体石墨烯晶体结构的影响
　　９．２．３ 石墨烯表面化学改性对层间距的影响
９．３　比表面积测定
　　９．３．１ BET法简介
　　９．３．２ 多孔石墨烯微观孔结构分析
９．４　热稳定性分析
　　９．４．１ 热重分析法简介
　　９．４．２ 粉体石墨烯的热稳定性研究
　　９．４．３ 聚合物表面接枝改性对粉体石墨烯热力学的影响
９．５　在溶剂中的分散性能表征
　　９．５．１ Zeta电位的表征方法
　　９．５．２ 表（界）面张力
９．６　本章小结
参考文献
10章 石墨烯其他物性的表征
１０．１　石墨烯的非线性光学性质表征
　　１０．１．１ 非线性光学性质及表征
　　１０．１．２　石墨烯的可饱和吸收及表征
　　１０．１．３ 石墨烯的非线性折射率及表征
１０．２　石墨烯的表面等离激元效应及表征
　　１０．２．１ 石墨烯的表面等离激元效应
　　１０．２．２ 石墨烯的表面等离激元表征
１０．３　石墨烯的磁学性质表征
　　１０．３．１ 掺杂及含缺陷石墨烯的磁性及表征
　　１０．３．２ 石墨烯基异质结的磁性及表征
　　１０．３．３ 扭转双层石墨烯的磁性及表征
１０．４　石墨烯的电化学表征
　　１０．４．１ 石墨烯电极构筑
　　１０．４．２ 电化学测试体系
　　１０．４．３ 石墨烯的双电层电容及表征
　　１０．４．４ 石墨烯的电荷转移性质及表征
１０．５　石墨烯的渗透性表征
　　１０．５．１ 本征石墨烯的渗透性表征
　　１０．５．２ 多孔石墨烯的渗透性表征
　　１０．５．３ 氧化石墨烯的渗透性表征
１０．６　本章小结
参考文献
11章 总结与展望
索引